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가정지구 고2수학과외

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결과값보다 먼저 안쪽 함수의 움직임을 확인한다

가정지구과외 수업에서 다음 풀이 기록을 검토했다.

문제: \( \displaystyle \lim_{x\to1} f(g(x)) \)을 구하여라.

\[ g(x)= \begin{cases} 2x+1&(x<1)\\ x^2+2&(x\ge1) \end{cases}, \qquad f(t)= \begin{cases} \dfrac{t^2-9}{t-3}&(t\ne3)\\ 0&(t=3) \end{cases} \]

학생 풀이: \(x=1\)을 먼저 대입하면 \(g(1)=3\), 따라서 \(f(3)=0\)이다.

어디에서 풀이가 어긋났는가

구한 값 \(f(g(1))=0\)은 함수의 해당 점에서의 함숫값이다. 그러나 문제는 \(x\)가 1에 가까워질 때의 극한을 묻고 있으므로, \(g(1)\) 자체가 아니라 \(g(x)\)가 3에 어떻게 접근하는지를 먼저 살펴야 한다.

안쪽 극한과 겉함수의 연속성 확인

안쪽 함수의 접근값

왼쪽에서는 \(2x+1\to3\), 오른쪽에서는 \(x^2+2\to3\)이므로

\[ \lim_{x\to1}g(x)=3. \]

겉함수의 식을 접근점에서 해석하기

\(t\ne3\)일 때

\[ f(t)=\frac{(t-3)(t+3)}{t-3}=t+3. \]

따라서 \(t\)가 3으로 다가갈 때 \(f(t)\)는 6으로 다가간다. 다만 \(f(3)=0\)으로 따로 정의되어 있으므로 \(f\)는 \(t=3\)에서 연속이 아니다.

합성 형태의 극한 계산

\[ \lim_{x\to1}f(g(x)) =\lim_{x\to1}\bigl(g(x)+3\bigr) =3+3 =6. \]

정답은 6이며, \(f(g(1))=0\)은 극한값과 다르다. 합성 함수의 극한에서는 \(x\)를 바로 대입하기 전에 안쪽 함수의 극한값을 구하고, 그 값에서 겉함수의 연속성 또는 주변의 식을 확인해야 한다.

다음 문제에서의 판단 기준

  • 먼저 \(\lim_{x\to a}g(x)\)를 계산한다.
  • 안쪽 함수의 좌극한과 우극한이 같은지 확인한다.
  • 겉함수가 접근점에서 연속인지 살핀다.
  • 겉함수가 불연속이면 함수값이 아니라 주변에서의 식으로 극한을 계산한다.

가정지구 고2수학과외 학부모 후기

시험이 없는 평일 밤, 아이가 오답 문제를 다시 펼쳐 보더라고요. 답을 맞혔는지만 보는 게 아니라 처음 잘못된 식을 찾아 표시하고, 어디부터 확인할지 남겨 둔 채 책상을 정리했어요. 예전에는 공부가 끝나면 그날 어떤 판단을 했는지 되짚어보는 일이 거의 없었거든요. 다음 수학 수업을 준비하던 날에는 책과 프린트를 치우다가 그 모습을 또 보게 됐어요. 틀린 문제 전체에 낙서하듯 표시한 게 아니라, 처음 어긋난 식 하나만 네모로 묶어 두었더라고요. 가정지구 수학과외 관련 자료를 정리하던 중이었는데, 오답을 그냥 넘기지 않고 다시 볼 지점을 남겨 둔 점이 눈에 띄었습니다.

★★★★★학부모 후기

주말에 시험 범위를 다시 펼쳐 놓은 아이가 수열 부분에서 잠시 멈춰 있더라고요. 항 번호와 값을 따로 적어 둔 뒤 필요한 부분만 체크하고 자료를 정리했어요. 예전에는 확인이 덜 된 내용이 있어도 그냥 한꺼번에 덮어 두는 경우가 많았거든요. 단원평가를 본 날에는 시험지를 받아 와서 계산 흔적부터 살펴봤습니다. 수열 문제 옆에 항 번호와 값을 구분해 적어 놓은 게 눈에 들어왔어요. 두 항 사이의 간격을 먼저 확인하려고 적어 둔 모양이었고, 답만 급하게 찾아본 흔적과는 달라 보였습니다. 가정지구 수학과외 이야기를 나누던 중에도 집에서 이런 장면을 보게 될 줄은 몰랐어요. 예전에는 문제를 다 푼 뒤 확인하지 않은 부분까지 함께 접어 두었는데, 이번에는 필요한 한 곳만 표시하고 그 자리에서 자료를 덮었습니다.

★★★★★학부모 후기

방정식 풀이를 하던 아이가 답을 적고 바로 다음 문제로 넘어가지 않더라고요. 구한 후보 해를 원래 식에 차례로 넣어 보면서 실제로 남는 값이 무엇인지 확인하고 있었어요. 예예전에는 공부를 마친 뒤에도 헷갈린 부분이나 남은 의문을 따로 표시해 두는 일이 거의 없었는데, 이날은 확인한 과정이 보이도록 흔적을 그대로 남겨 두었습니다. 새 학기 첫 수학시험을 앞둔 주라서 책상 위에 문제집이 펼쳐져 있었고, 저는 가정지구 수학과외라는 말을 찾아보던 때와는 별개로 아이가 스스로 식을 다시 대입하는 모습이 눈에 띄었어요. 수학 수업이 없는 평일 저녁에도 같은 방정식 문제를 풀다가 후보 해를 원래 식에 넣어 남길 값을 살폈고, 지우개로 없애지 않은 계산 자국이 책장을 덮은 뒤에도 그대로 보였습니다.

★★★★★학부모 후기

시험 범위를 처음 받은 날, 아이가 가정지구 수학과외 선생님께 준비한 내용을 차분히 보여주는 모습이 기억에 남았습니다. 어려운 문제를 만나도 예전처럼 답지부터 찾지 않고 먼저 질문해 보며, 집중이 흐트러지면 문제를 바꾸고 그날 할 일과 다음 복습을 나눠 관리해 주셨습니다. 집에서도 수학을 시작할 때의 부담이 조금 줄어든 듯합니다.

★★★★★학부모 후기

시험 직전 주말, 아이가 모르는 문제를 숨기지 않고 먼저 보여 주는 모습이 의외였습니다. 가정지구에서 수학 과외를 시작한 뒤 선생님은 아이가 막히는 지점을 살피며 같은 내용도 다른 말로 차분히 설명하고, 무리하게 진도를 나가지 않았습니다. 학교에서 돌아와 가방을 내려놓고 틀린 문제를 다시 보는 습관과 숙제를 시작하는 시간이 조금씩 빨라져 성적보다 이런 변화가 더 반갑게 느껴졌습니다.

★★★★★학부모 후기

가정지구에서 과외를 시작할 때만 해도 아이는 틀린 문제를 다시 보는 일을 무척 싫어해 책상에 앉아도 할 분량을 정하지 못했습니다. 선생님은 시험기간마다 맞힌 문제도 풀이를 천천히 설명하게 하며 속도보다 이해를 살폈고, 복습 계획도 아이와 함께 무리 없이 조정해 주셨습니다. 요즘은 틀린 이유를 답보다 먼저 생각해 보려는 모습이 보여 공부를 대하는 마음이 한결 편해진 듯합니다.

★★★★☆학부모 후기